1) 材料致密性好,不易泄露介质;
2) 有适当的机械强度和硬度;
3) 压缩性和回弹性好,永久变形小;
4) 高温下不软化,不分解,低温下不硬化,不脆裂;
5) 抗腐蚀性能好,在酸,碱,油等介质中能长期工作,其体积和硬度变化小,且不粘附在金属表面上;
6) 摩擦系数小,耐磨性好;
7) 具有与密封面结合的柔软性;
8) 耐老化性好,经久耐用;
9) 加工制造方便,价格便宜,取材容易。
一、端面密封摩擦副的材料
摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。常用材料的性质如下:
1、石墨
石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好,摩擦系数小,耐热冲击性好并容易加工,缺点是机械强度低,有孔隙。石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。浸树脂石墨耐腐蚀性好,但不耐高温(耐温约170~200℃);浸渍金属石墨高温性好(浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃),但耐腐蚀性差。石墨是使用最广泛的非金属材料,用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。好的石墨,肉眼看来致密,手指摸上去不大脱粉,不大染黑手指。
2、陶瓷
陶瓷的优点是耐腐蚀性好,硬度很高,耐磨性好,缺点是脆性大以及硬度过高而难以加工。应用较多是氧化铝陶瓷,还有金属陶瓷。陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。
3、堆焊硬质合金
在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金,优点是硬度高,耐磨性好,耐温性好(500℃以下),耐腐蚀或汽蚀性好,缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。
4、碳化钨合金
由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物,是用加粘结剂粉末冶金的办法,压制烧结成型。优点是硬度、强度都很高,耐磨、耐高温、耐腐蚀,线膨胀系数低,缺点是性脆,加工困难。碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料,多用作中低转速机械密封的静环,高速机械密封的动环。
二、辅助密封圈的材料
对辅助密封材料的要求是弹性好,摩擦系数小,耐磨、耐热和低温性好,抗介质腐蚀、溶解和老化等,此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯,此外还有软聚氯乙烯。
1、橡胶
橡胶有较好的弹性、缓冲性、吸振性、耐热性、耐腐蚀性。橡胶密封圈的密封效果好,应用最广泛。常用的橡胶有硅橡胶、丁晴橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶等。
2、聚四氟乙烯
聚四氟乙烯的优点是化学稳定性、耐油、耐溶解、耐湿性优异,摩擦系数低,适用于各种腐蚀介质,缺点是弹性比橡胶差,易产生永久变形。